【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,數(shù)字信號處理由于其自身的諸多優(yōu)勢,存在于我們生活的方方面面。在通信和軍事上,數(shù)字信號處理技術(shù)徹底改變了舊時代的通信和雷達(dá)系統(tǒng),使其高度數(shù)字化,大幅度提高了信號傳輸和處理能力。隨著人們對數(shù)字信號處理提出更高的期望,也對模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的工作帶寬和采樣速率有了更高的要求。而傳統(tǒng)的電子ADC由于其“電子瓶頸”的限制,無法滿足高速高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的要求,因此,光學(xué)ADC作為一種有效突破電子ADC瓶頸的方法,近年來得到廣泛關(guān)注。本文重點是基于孤子自頻移效應(yīng)的全光量化,提出了一種新的光譜壓縮方法——基于非線性光纖環(huán)鏡(NOLM)結(jié)構(gòu)的光譜壓縮方法,以提高全光量化精度,并通過仿真及實驗驗證了此方法的可行性。論文主要內(nèi)容如下:1.系統(tǒng)介紹了光學(xué)ADC的發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)用,對孤子自頻移的的發(fā)現(xiàn)以及在全光量化中的發(fā)展做出了概述。2.通過麥克斯韋方程組推導(dǎo)并研究了適用于光脈沖在光纖中傳輸?shù)膹V義非線性薛定諤方程,并探究了求解廣義非線性薛定諤方程的數(shù)值方法——分步傅里葉法。介紹了脈沖在光纖中傳輸時所產(chǎn)生的一些非線性效應(yīng),并著重分析了孤子自頻移的產(chǎn)生機理以及頻移量的影響因素。3.根據(jù)NOLM的基本原理,提出了基于NOLM的光譜壓縮方法,并且從數(shù)值分析和實驗上進行了研究。數(shù)值仿真的結(jié)果表明:NOLM能夠?qū)o啁啾雙曲正割脈沖進行光譜壓縮,通過改變結(jié)構(gòu)參數(shù)減小壓縮后的光譜邊帶(或基座),以此結(jié)構(gòu)參數(shù)對300fs的無啁啾雙曲正割脈沖壓縮,得到邊帶能量比為9.39%和譜寬為1.6nm的仿真結(jié)果。實驗中,對NPR被動鎖模光纖激光器產(chǎn)生的亞皮秒脈沖進行壓縮,綜合考慮邊帶能量比和壓縮比,得到1.52nm的譜寬和6.53的壓縮比。4.分別對色散漸增光纖(DIF)和反常色散高非線性光纖(HNLF)串聯(lián)NOLM的二級光譜壓縮進行了數(shù)值仿真研究。仿真結(jié)果表明,將NOLM連接于不同類型DIF之后,在孤子數(shù)N分別為0.5、1、1.4時,最大可以得到10.93的壓縮比;將NOLM連接于反常色散高非線性光纖之后,當(dāng)NOLM中為HNLF時,將壓縮比從7.33提高到11.9。當(dāng)NOLM中為色散位移光纖時,可以得到46.67的壓縮比。
[Abstract]:With the development of science and technology, digital signal processing exists in all aspects of our life because of its many advantages. In communication and military, digital signal processing technology has completely changed the communication and radar system of the old era, made it highly digital, and greatly improved the ability of signal transmission and processing. With the higher expectation of digital signal processing, the bandwidth and sampling rate of ADC (ADC) are also higher. Traditional electronic ADC can not meet the requirements of high speed and high precision analog-to-digital converters because of its "electronic bottleneck". Therefore, optical ADC, as an effective method to break through the bottleneck of electronic ADC, has been paid more and more attention in recent years. This paper focuses on all-optical quantization based on soliton self-frequency shift effect. A new spectral compression method, which is based on the (NOLM) structure of nonlinear fiber loop mirror, is proposed to improve the precision of all-optical quantization. The feasibility of this method is verified by simulation and experiment. The main contents of the thesis are as follows: 1. The development and application of optical ADC are introduced systematically. The discovery of soliton self-frequency shift and its development in all-optical quantization are summarized. The generalized nonlinear Schrodinger equation, which is suitable for optical pulse propagation in optical fiber, is derived and studied by Maxwell equations. The numerical method of solving generalized nonlinear Schrodinger equation, the fractional Fourier method, is also discussed. Some nonlinear effects of pulse propagation in optical fiber are introduced. The mechanism of self-frequency shift of soliton and the influencing factors of frequency shift are analyzed. According to the basic principle of NOLM, the spectral compression method based on NOLM is proposed, and the numerical analysis and experimental study are carried out. The numerical simulation results show that: NOLM can compress the non-chirped hyperbolic cut pulse and reduce the compressed spectral sideband (or pedestal) by changing the structure parameters, so that the non-chirped hyperbolic cut pulse of 300fs can be compressed by this structure parameter. The simulation results show that the side band energy ratio is 9.39% and the spectrum width is 1.6nm. In the experiment, the sub-picosecond pulse produced by NPR passive mode-locked fiber laser is compressed. The spectrum width of 1.52nm and the compression ratio of 6.53 are obtained by considering the side band energy ratio and compression ratio. The second order spectral compression of dispersion-increasing fiber (DIF) and anomalous dispersion high nonlinear fiber (HNLF) series NOLM are studied numerically. The simulation results show that the maximum compression ratio of 10.93 can be obtained when the soliton number N is 0.5 ~ (11) ~ (1.4) when the NOLM is connected to different types of DIF, and when the NOLM is connected to the anomalous dispersion high nonlinear fiber, when the NOLM is HNLF, the maximum compression ratio can be obtained. Increase the compression ratio from 7. 33 to 11. 9. A compression ratio of 46.67 can be obtained when NOLM is a dispersion-shifted fiber.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN911.7

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本文編號：2223513